Destinazione Matematica

Anna Montemurro
Destinazione Matematica
2
Anna Montemurro
Destinazione
Matematica
2
Geometria e misura
Geometria
e misura
Destinazione matematica 2 - Geometria e misura © 2011 De Agostini Scuola S.p.A. - Novara
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apprendo...
GEOMETRIA E MISURA
11.
1
UNITÀ 11
Le aree dei poligoni
FIGURE PIANE EQUIVALENTI
Consideriamo la figura A.
A
Le figure B e C
sono congruenti
e, quindi,
equivalenti.
Essa, come tutte le figure piane, occupa una certa parte di piano: in pratica ha una certa estensione o superficie.
Osserviamo ora le figure B e C.
B
C
Sul terrazzo di casa Zufoli ci
sono due tovaglie ad asciugare.
Le due tovaglie sono
equivalenti?
•Sì, perché occupano la stessa
superficie di 16 riquadri, cioè
hanno la stessa estensione.
È facile verificare con il metodo della sovrapposizione che B e C sono tra loro
congruenti e che, quindi, hanno la stessa estensione.
Per questo motivo sono chiamate equivalenti o equiestese.
Due figure piane congruenti sono equivalenti o equiestese.
Se osserviamo le figure D ed E, ci accorgiamo subito che non sono congruenti
perché non sono sovrapponibili. Però, se le osserviamo attentamente, notiamo
che hanno la stessa estensione perché entrambe occupano una stessa superficie
di 12 quadretti. Deduciamo, quindi, che sebbene esse abbiano forma diversa, sono equivalenti.
D
E
Le figure D ed E sono
equivalenti ma non congruenti.
In simboli si scrive: D ⬟ E e si legge: “D è equivalente a E”.
Due figure piane di forma diversa si dicono equivalenti (o equiestese) se occupano la stessa superficie.
Ora ci chiediamo:
a. due figure equivalenti sono necessariamente isoperimetriche, cioè hanno lo
stesso perimetro?
b. due figure isoperimetriche sono anche equivalenti?
Per rispondere, osserviamo le figure L ed M: sono equivalenti perché occupano
entrambe una superficie di 6 quadretti, ma non sono isoperimetriche.
L
M
2u
1u
u
6u
3u
Invece, le figure R ed S sono isoperimetriche ma non equivalenti. Infatti, come
puoi osservare, entrambe hanno il perimetro di 20 unità, ma la prima figura è formata da 16 quadretti, mentre la seconda da 9 quadretti.
R
S
2u
1u
9u
8u
2
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u
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GEOMETRIA E MISURA
11.
4
UNITÀ 11
Le aree dei poligoni
AREA DEL RETTANGOLO
Disegniamo un rettangolo con la base di 3 cm
e l’altezza di 2 cm.
D
C
altezza = 2 cm
A
base = 3 cm B
Luca afferma che l’area
del tappeto è 6 ⋅ 4 = 24 (dm2)
perché è lavorato in modo
da avere 6 righe e 4 colonne
con riquadri uguali, di 1 dm2
ciascuno. È corretto il suo
ragionamento?
•Sì.
Per calcolare l’area del rettangolo procediamo
così:
suddividiamo la base e l’altezza, rispettivamente, in 3 e 2 parti congruenti, ciascuna di
1 cm;
conduciamo dai punti di divisione le parallele ai lati del rettangolo;
contiamo i quadrati congruenti in cui rimane diviso il rettangolo: 6.
L’esperimento ci consente di affermare che l’area del rettangolo è 6 rispetto all’unità di misura di 1 cm2, ovvero è di 6 cm2. Osserviamo che
6 cm2 è il prodotto della misura della base
(3 cm) per la misura dell’altezza (2 cm).
D
C
A
B
I quadrati congruenti
contenuti nel
rettangolo sono
3 ⋅ 2 = 6.
Indicando con A l’area, con b la misura della
base e con h la misura dell’altezza, la formula
per il calcolo dell’area del rettangolo è:
A=b⋅h
formula diretta
L’area del rettangolo si ottiene moltiplicando la misura della base
per la misura dell’altezza.
Dato che la divisione è l’operazione inversa della moltiplicazione, dalla formula
diretta possiamo ricavare le formule inverse, che consentono di calcolare la misura della base essendo note l’area e la misura dell’altezza, oppure la misura dell’altezza essendo note l’area e la misura della base:
A
A
b=
formule inverse
h=
h
b
ESEMPI
1. Calcola l’area del rettangolo ABCD
a fianco, sapendo che ha la base di 9 cm
e l’altezza di 7 cm.
A = b · h = 9 · 7 = 63 (cm2)
D
C
h = 7 cm
2. Determina la misura della base di un
rettangolo avente l’area di 84 cm2
e l’altezza di 6 cm.
A 84
b= =
= 14 (cm)
h
6
A
b = 9 cm
8
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B
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GEOMETRIA E MISURA
11.
9
I
C
D
E
A
UNITÀ 11
Le aree dei poligoni
AREA DEL ROMBO
Sappiamo che il rombo è un parallelogrammo particolare
avente i lati congruenti. Quindi, per calcolare la sua area
basta moltiplicare la misura della base per la misura dell’altezza:
A = b ⋅ h.
C
D
h
b
A
B
Se sono note le misure delle diagonali di un rombo, l’area può essere calcolata mediante un altro metodo, che ora descriviamo.
Disegniamo un rombo ABCD e le sue diagonali. Conduciamo poi le
G
parallele alle diagonali passanti per i vertici, ottenendo il rettangolo
B
EFGI con i lati congruenti alle diagonali del rombo. Notiamo che tale rettangolo è scomposto in otto triangoli congruenti e che quattro di
F
essi formano il rombo. Ne segue che il rombo è equivalente alla metà
del rettangolo.
Indicando con d1 e d2 le misure delle diagonali, l’area del rombo è data
dalla formula:
d ⋅d
formula diretta
A= 1 2
2
Un rombo è equivalente alla metà di un rettangolo la cui base e la
cui altezza sono congruenti alle diagonali del rombo.
L’area del rombo è data dal prodotto delle misure delle sue diagonali diviso per 2.
Le formule inverse si ottengono raddoppiando l’area del rombo in modo da ricostruire il rettangolo e dividendo la doppia area così ottenuta per la misura di una
delle due diagonali:
2A
2A
d1 =
formule inverse
d2 =
d2
d1
ESEMPIO
Quanto misura la diagonale maggiore di un rombo se l’area è 52 cm2 e la
diagonale minore misura 8 cm?
d1 =
2 A 2 ⋅ 52
=
= 13 (cm)
8
d2
Ricordando che il quadrato è un particolare
rombo che ha le diagonali congruenti, ricaviamo
così un’altra regola per determinare la sua area.
L’area di un quadrato è data dalla misura della diagonale elevata al quadrato e divisa per 2.
Le mattonelle della mia
cucina hanno la forma
di rombi. Quali elementi
devo misurare per calcolare
l’area di ognuna?
•La base e l’altezza oppure
le due diagonali.
D
C
d
A
B
La relativa formula e la sua inversa, indicando con d la misura della
diagonale, sono:
d ⋅ d d2
A=
=
d = 2A
2
2
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... verifico
1
Se consideriamo il rombo come un parallelogrammo di base b e altezza h, qual è la formula
che esprime la sua area?
2
Disegna un rombo con la base di 9 cm e l’altezza relativa di 2 cm e calcolane l’area.
3
Illustra con un disegno che il rombo è equivalente alla metà di un rettangolo con le dimensioni
congruenti alle diagonali del rombo. Da quanti triangoli congruenti è formato il rombo?
E il rettangolo?
4
Disegna i rombi equivalenti alla metà dei seguenti rettangoli.
5
Disegna i rettangoli equivalenti al doppio dei seguenti rombi.
6
Calcola l’area dei seguenti rombi, esprimendola in centimetri quadrati.
7
Scrivi le formule che consentono di calcolare la misura di una delle diagonali di un rombo,
essendo note l’area e la misura dell’altra diagonale.
8
L’area di un rombo è 1040 dm2 e una diagonale misura 32 dm. Verifica che la misura dell’altra
diagonale è 65 dm.
9
Completa la seguente tabella, relativa a un
insieme di rombi.
d1 (cm)
d2 (cm)
A (cm2)
16
9
..................
24
..................
132
.................
15
210
RISOLVI I SEGUENTI PROBLEMI
10
Qual è l’area di un quadrato, sapendo che la
[18 cm2]
sua diagonale misura 6 cm?
11
Qual è la misura della diagonale di un qua[8 cm]
drato di area 32 cm2?
ESERCIZI
p. 54
19
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GEOMETRIA E MISURA
11.
10
UNITÀ 11
Le aree dei poligoni
AREA DI UN QUADRILATERO
CON LE DIAGONALI PERPENDICOLARI
Disegniamo una coppia di segmenti perpendicolari e costruiamo il quadrilatero
ABCD avente tali segmenti come diagonali.
C
D
B
A
Conduciamo ora le parallele alle diagonali passanti per i vertici del quadrilatero
e otteniamo il rettangolo EFGI, i cui lati sono congruenti alle diagonali.
I
C
D
E
G
B
A
F
Osserviamo che il rettangolo è formato da otto triangoli congruenti a due a due
(congruenza evidenziata dalla colorazione). Il quadrilatero ABCD è composto da
quattro di tali triangoli, uno per ogni coppia di triangoli congruenti. Il quadrilatero è perciò equivalente alla metà del rettangolo e la sua area si calcola moltiplicando le misure delle diagonali e dividendo il prodotto per 2.
Indicando con d1 e d2 le misure delle diagonali del quadrilatero, l’area si ottiene con la seguente formula (analoga a quella del rombo):
d ⋅d
formula diretta
A= 1 2
2
L’area di un quadrilatero con le diagonali perpendicolari si ottiene moltiplicando le misure delle diagonali e
dividendo il prodotto per 2.
Dalla formula diretta si ricavano quelle inverse:
2A
2A
d1 =
formule inverse
d2 =
d2
d1
L’aquilone che ha costruito
Marianna ha le diagonali lunghe
70 cm e 90 cm.
Qual è la sua area?
d ⋅d
• A = 12 2 = 702⋅ 90 =
ESEMPIO
Un aquilone ha le diagonali perpendicolari e una di esse misura
12 dm. Se la sua area è 48 dm2, quanto misura l’altra
diagonale?
2 A 2 ⋅ 48 96
=
=
= 8 (dm)
d1 =
12
12
d2
= 3150 (cm2 ) = 31,5 (dm2 )
20
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... verifico
1
Traccia l’apotema di ciascuno dei seguenti poligoni regolari e individua il numero di triangoli
che si otterrebbero se si tracciassero i raggi del poligono. Come sono tali triangoli?
Tenendo conto del loro numero, in che modo puoi ottenere l’area di ciascun poligono?
O.
2
O.
O.
Osserva le figure e rispondi alle domande.
a. Da quanti triangoli congruenti è formata la figura A?
b. Le figure A e B sono equivalenti? Motiva la risposta.
c. Come puoi ottenere l’area della figura A? E l’area della figura B?
O.
B
A
3
Calcola l’area del seguente ottagono regolare, sapendo che l’area del triangolo colorato
è 12 cm2.
4
Scrivi la formula dell’area di un poligono regolare e ricavane le formule inverse.
5
Determina l’area dei seguenti poligoni regolari.
l = 6 cm
a = 5,2 cm
6
l = 32 m
a = 38,6 m
l = 12 dm
a = 10,39 dm
l = 10,5 cm
a = 7,224 cm
Vero o falso?
a. Per calcolare il perimetro di un poligono regolare, di cui si conoscono l’area e la misura
dell’apotema, si moltiplica l’area per 2 e si divide il prodotto per l’apotema.
V
F
V
F
V
F
b. Non è possibile calcolare la misura dell’apotema di un poligono regolare conoscendone
il perimetro e l’area.
c. Per calcolare la misura dell’apotema di un poligono regolare si divide il doppio prodotto
dell’area per il perimetro.
7
Calcola l’area di un pentagono regolare, sapendo che il lato è di 6 cm e l’apotema misura
4,12 cm. Verifica che il risultato è 61,80 cm2.
RISOLVI I SEGUENTI PROBLEMI
8
Quanto misura l’apotema di un poligono
regolare di otto lati che ha il perimetro di
[4,8 cm]
32 cm e l’area di 76,80 cm2?
9
Qual è il perimetro di un esagono regolare
la cui area è 1623,75 m2 e il cui apotema
[150 m]
misura 21,65 m?
ESERCIZI
p. 62
25
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